CDを用いた回折格子の実験
 
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目的: 回折格子を用いて、レーザー光線の波長を測定する。さらに、波長のわかった
    このレーザー光源を用いて、CDが反射型の回折格子になっていることを利用
    して、線幅を測定する。
 
準備: He−Neレーザー(または、半導体レーザーポインタ)、
    ガラスグレーチング(溝の間隔の与えられているもの)、
    スクリーン(定規にグラフ用紙を貼ったものが使いやすい)
    CD(コンパクトディスク)
    注意; レーザー光線を直接目に入れないようにすること。
 
原理:
 1) 右図のように、レーザー、グレーチング、スクリーンを配置して、直進光が
   点o に赤い点を生じるとき、一次回折光 a a’ として
  (b b’ は二次の回折光とする。) 
  oa=oa’=x となるように回折格子の向きを調節する。
  (このとき直進光とスクリーンが垂直になる。)
  回折格子とスクリーンの距離をLとし、回折格子の溝の間隔をd、
  レーザー光線の波長λ、整数nとして、
  d・sinθ = λ の関係がある。
 
 2)
  CDは、円周方向に平行スリットをもつ反射型の回折格子に相当するので、  
  右図のように配置する。
 
  注意;
   1)と同様に、左右の回折光による明点が対称になるように、CD面を調節する。
   入射光・反射光共にできるだけCD面に垂直になるように、光源とスクリーンを近づける。
   CDとスクリーンの距離L、oa=oa’=x として、1)と同様に、
   d・sinθ = λ の関係がある。
 
測定結果:
  A] レーザー光線の波長を計算しなさい。ただし、
 
     回折格子の溝の間隔  d=         とする。
 
 
 
  B] CDの線間隔を求めよ。だだし、A]で求めた波長を用いよ。
 
     レーザー波長 λ=      nm
 
 
 
考察:
 
 
 
 
 
 
 

 年  組  番
 

氏名         
 

  班
 

  月  日
 

天候
 


 
 
  CDを用いた回折格子の実験(教師用)
 
目的: 回折格子を用いて、レーザー光線の波長を測定する。さらに、波長のわかった
    このレーザー光源を用いて、CDが反射型の回折格子になっていることを利用
    して、線幅を測定する。
 
準備: He−Neレーザー(または、半導体レーザーポインタ)、
    ガラスグレーチング(溝の間隔の与えられているもの)、
    スクリーン(定規にグラフ用紙を貼ったものが使いやすい)
    CD(コンパクトディスク)
    注意; レーザー光線を直接目に入れないようにすること。
 
原理:
目的: 回折格子を用いて、レーザー光線の波長を測定する。さらに、波長のわかった
    このレーザー光源を用いて、CDが反射型の回折格子になっていることを利用
    して、線幅を測定する。
 
準備: He−Neレーザー(または、半導体レーザーポインタ)、
    ガラスグレーチング(溝の間隔の与えられているもの)、
    スクリーン(定規にグラフ用紙を貼ったものが使いやすい)
    CD(コンパクトディスク)
    注意; レーザー光線を直接目に入れないようにすること。
 
原理:
 1) 右図のように、レーザー、グレーチング、スクリーンを配置して、直進光が
   点o に赤い点を生じるとき、一次回折光 a a’ として
  (b b’ は二次の回折光とする。) 
  oa=oa’=x となるように回折格子の向きを調節する。
  (このとき直進光とスクリーンが垂直になる。)
  回折格子とスクリーンの距離をLとし、回折格子の溝の間隔をd、
  レーザー光線の波長λ、整数nとして、
  d・sinθ = λ の関係がある。
 
 2)
  CDは、円周方向に平行スリットをもつ反射型の回折格子に相当するので、  
  右図のように配置する。
 
  注意;
   1)と同様に、左右の回折光による明点が対称になるように、CD面を調節する。
   入射光・反射光共にできるだけCD面に垂直になるように、光源とスクリーンを近づける。
   CDとスクリーンの距離L、oa=oa’=x として、1)と同様に、
   d・sinθ = λ の関係がある。
 
測定結果:
  A] レーザー光線の波長を計算しなさい。ただし、
 
     回折格子の溝の間隔  d= 1.0 x 10−2 mm とする。
 
 
 
  B] CDの線間隔を求めよ。だだし、A]で求めた波長を用いよ。
 
     レーザー波長 λ= 689 nm
 
 
考察:
 

 年  組  番
 

氏名         
 

  班
 

  月  日
 

天候
 


 
 
   補足説明
 
1 実験の条件設定
  He−Neレーザーは、 λ= 632.8 nm
  Na放電管(D線)は、 λ= 589.0 nm と 589.6 nm であり、
  多くの学校に備えられていると思われる。これにより、格子定数未知の回折格子の
  スリット間隔が測定できる。
  半導体レーザーポインタは、1個が消耗品価格で多数購入しやすいが、波長が各々で  異なっている。格子定数が定められたグレーチングがあれば、その波長を決定できる。  本実験ではこの方法に依った。
 
2 市販の回折格子の例
  CDは反射型の回折格子になっており、その溝は正確に 625本 / 1mm で、
  d= 1.6 μm である。その他に、文房具店で2次元の回折格子シートがみつか  ることもある(観光バスの照明などに使われる)。また、MOディスクも可。ラッピ  ングペーパーで回折格子になったものもある(虹色の反射光が見える)。
 
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